Оценка влияния плавности хода транспортно-технологических машин на безопасность движения в условиях бездорожья

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование. Безопасность движения транспортно-технологических машин, особенно в условиях бездорожья, в значительной степени зависит от упругодемпфирующих свойств подвески, которые непосредственно влияют на плавность хода и статическую поперечную устойчивость машины на косогоре, обеспечивают возможность длительного движения по неровным дорогам в интервале эксплуатационных скоростей без превышения установленных норм виброускорений, вызывающих неприятные ощущения и быструю утомляемость у водителя, безотрывного движения колеса от дороги, а также «непробоя» подвески. Поэтому для подвески необходимо обеспечить требуемые упругодемпфирующие характеристики путем применения в конструкции пневмогидравлического амортизатора и провести оценку его влияния на безопасность движения в условиях бездорожья.

Цель работы — разработка метода оценки влияния плавности хода транспортно-технологических машин на главные показатели безопасности движения в условиях бездорожья при разработке новых технических решений, направленных на повышение плавности хода.

Методы. Моделирование колебательных процессов масс машины, соединённых между собой упругодемпфирующими связями при неустановившихся и установившихся колебаниях, моделирование влияние жёсткости упругого элемента подвески на статическую поперечную устойчивость машины на косогоре, выполненных в программной среде Mathcad.

Результаты. В результате математического моделирования колебательных процессов масс машины было установлено, что применение предлагаемого амортизатора позволяет в случае проезда единичной неровности высотой 0,08 м при скорости движения машины в 30 км/ч снизить перемещения кузова с 0,070 м до 0,056 м и его ускорения с 3,50 м/с2 до 1,35 м/с2, тем самым достигается полное гашение колебательного процесса масс уже в четвертом периоде, а в случае движения по синусоидальной неровности колебательный процесс в значительной степени стабилизируется, колесо копирует профиль неровности, в результате чего перемещение кузова снижается с 0,045 м до 0,030 м, а ускорение кузова после переходного процесса снижается с 2,2 м/с2 до 0,8 м/с2. Анализ оценки влияния плавности хода на статическую поперечную устойчивость машины показал, что в результате учета упругодемпфирующих характеристик амортизатора и самих пневмошин позволяет повысить угол статической устойчивости по боковому опрокидыванию с 38 до 43 при максимально допустимом угле крена кузова в 8,4.

Заключение. Знание методик оценки влияния плавности хода транспортно-технологических машин на главные показатели безопасности движения в условиях бездорожья позволяют провести анализ эффективности применения предлагаемых технических решений, направленных на повышение плавности хода машины в условиях бездорожья.

Об авторах

Роман Рустамович Букиров

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет (СПбГАСУ)

Автор, ответственный за переписку.
Email: bukirov_r.r.-king@mail.ru
ORCID iD: 0009-0003-9303-3142
SPIN-код: 7768-2713

аспирант кафедры наземных транспортно-технологических машин

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Новиков В.В., Рябов И.М., Чернышов К.В. Виброзащитные свойства подвесок автотранспортных средств. Москва, Вологда: Инфра-Инженерия, 2021. EDN: FRSPKX
  2. Новиков В.В., Чернышов К.В., Поздеев А.В. и др. Комбинированные демпфирующие системы в подвесках автотранспортных средств. Москва, Вологда: Инфра-Инженерия, 2024.
  3. Новиков В.В., Чернышов К.В., Поздеев А.В. Расчет систем подрессоривания автотранспортных средств: учебник. Москва; Вологда: Инфра-Инженерия, 2024.
  4. Repin S.V., Bukirov R.R., Vasilieva P.V. Study on effects of damping characteristics of base chassis suspension on operational safety of transport and handling machinery // Transportation Research Procedia: 14, Saint Petersburg, 21–24 октября 2020 года. Saint Petersburg, 2020. P. 574–581. doi: 10.1016/j.trpro.2020.10.069 EDN: MTWSYH
  5. Repin S., Bukirov R., Vorontsov I., et al. Improving the movement smoothness of a mobile repair shop for machinery servicing in the Arctic // Transportation Research Procedia, St. Petersburg, 02–04 июня 2021 года. St. Petersburg, 2021. P. 553–561. doi: 10.1016/j.trpro.2021.09.084 EDN: DJBMGB
  6. Букиров Р.Р. Моделирование процессов демпфирования подвески транспортно-технологических средств на базе автомобильных шасси в Арктических условиях эксплуатации. В кн.: Техническое обеспечение доступности арктических регионов: Материалы III Всероссийского научного семинара, Санкт-Петербург, 27 октября 2022 года. Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет, 2022. С. 57–65. EDN: EAMVYY
  7. Дубровский А.Ф., Абрамов М.И., Сакулин Ю.А. Выбор параметров подвески грузовых автомобилей «Урал» для повышения скорости движения по изношенным грунтовым дорогам // Вестник Оренбургского государственного университета, 2014. № 10(171). С. 66–75. EDN: TPNREB
  8. Репин С.В., Масленников Н.А., Орлов Д.С., и др. Исследование процессов обеспечения плавности хода транспортно-технологических машин на базе шасси грузовых автомобилей в сложных дорожных условиях // Транспортное, горное и строительное машиностроение: наука и производство, 2023. № 23. С. 76–84. doi: 10.26160/2658-3305-2023-23-76-84 EDN: UMNUWF
  9. Раймпель Й. Шасси автомобиля: Амортизаторы, шины и колеса. М.: Машиностроение, 1986.
  10. Ротенберг Р.В. Подвеска автомобиля. Колебания и плавность хода. М.: Машиностроение, 1972.
  11. Аблаев Р.Р., Черноморец Д.И. Влияние состояния пневматической подвески на устойчивость и управляемость транспортного средства // Международный журнал гуманитарных и естественных наук, 2021. № 4–1(55). С. 10–13. doi: 10.24412/2500-1000-2021-4-1-10-13 EDN: UWEFHA
  12. Тарасик В.П. Теория движения автомобиля. Санкт-Петербург: БХВ-Петербург, 2022. EDN: FOWIQZ
  13. Агейкин Я.С. Проходимость автомобилей. М.: Машиностроение, 1981.
  14. Мишута Д.В., Михайлов В.Г. Влияние конструктивных параметров автомобиля и его подвески на устойчивость и управляемость штабной машины // Вестник Белорусско-Российского университета, 2013. № 3(40). С. 30–36. doi: 10.53078/20778481_2013_3_30 EDN: RRYLSR
  15. Сафиуллин Р.Н., Керимов М.А., Валеев Д.Х. Конструкция, расчёт и эксплуатационные свойства транспортных и транспортно-технологических машин. Санкт-Петербург: Лань, 2022. EDN YIIXXP
  16. Тинт Н.В., Алакин В.М. Исследование влияния крена кузова на поперечную устойчивость грузового фургона при повороте // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева, 2022. № 3(138). С. 106–113. doi: 10.46960/1816-210X_2022_3_106 EDN: SMGIQF
  17. Кривцов С.Н., Кривцова Т. И., Степанов Н.В. Испытания колёсных машин. Молодежный: ИрГАУ, 2020.
  18. Самусенко М.Ф. Конструирование и расчет большегрузных транспортных средств. Конструирование и расчет подвесок. Подвижность и устойчивость. Москва: МАДИ, 1984.
  19. Фомин В.М. Автомобили. Теория эксплуатационных свойств автомобилей. Москва: РУДН, 2008.
  20. Чернышов К.В., Рябов И.М., Новиков В.В., и др. Динамика движения. Регулируемые подвески. Москва; Вологда: Инфа-Инженерия, 2023.
  21. Дербаремдикер А.Д. Гидравлические амортизаторы автомобилей. М.: Машиностроение, 1969.
  22. Патент РФ на полезную модель № 204114 / 07.05.2021. Бюл. № 13. Артемьев В.Н., Репин С.В., Добромиров В.Н., Букиров Р.Р. и др. Пневмогидравлический амортизатор. EDN: BBBIHQ
  23. Сафонов Р.А. Типичные дефекты верхнего дорожного покрытия в России // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Строительство и архитектура, 2020. Т. 20, № 2. С. 75–84. doi: 10.14529/build200210 EDN: WQYSOM
  24. Taberlet, N., Morris, S.W., McElwaine, J.N. Washboard road: the dynamics of granular ripples formed by rolling wheels. Physical review letters. 2007. Vol. 99(6). doi: 10.1103/PhysRevLett.99.068003
  25. Репин С.В., Добромиров В.Н., Орлов Д.С. Исследование упругой характеристики нового пневмогидравлического амортизатора // Вестник гражданских инженеров, 2019. № 5(76). С. 260–269. doi: 10.23968/1999-5571-2019-16-5-260-269 EDN: KIGLHH
  26. Добромиров В.Н., Гусев Е.П., Карунин М.А., и др. Амортизаторы. Конструкция. Расчёт. Испытания. Москва: МГТУ «МАМИ», 2006.
  27. Репин С.В., Добромиров В.Н., Орлов Д.С. и др. Исследование демпфирующей характеристики нового гидропневматического амортизатора // Вестник гражданских инженеров, 2020. № 2(79). С. 187–194. doi: 10.23968/1999-5571-2020-17-2-187-194 EDN: MYJPDN
  28. Патент РФ на полезную модель № 194004/ 22.11.2019. Бюл. № 33. Репин С.В., Евтюков С.С., Орлов Д.С. Двухтрубный гидропневматический амортизатор. EDN: OTWWNB
  29. Патент РФ на полезную модель № 208894 / 20.01.2022. Бюл. № 2. Репин С.В. Пневмогидравлический амортизатор. EDN: SEPQCX
  30. Патент РФ на полезную модель № 204317/ 19.05.2021. Бюл. № 14. Репин С.В. Однотрубный гидропневматический амортизатор. EDN IBGLNO
  31. Патент РФ на полезную модель № 218675/ 05.06.2023. Бюл. № 16. Букиров Р.Р. Пневмогидравлический амортизатор с выносной пневматической камерой. EDN: QUJXCP
  32. Рубан В.Г., Матва А.М. Решение задач динамики железнодорожных экипажей в пакете Mathcad. Ростов-на-Дону: РГУПС, 2009.
  33. Рыков С.П. Основы теории неупругого сопротивления в пневматических шинах с приложениями. Санкт-Петербург: Лань, 2017. EDN: YTYEGM
  34. Левковский Д.И., Макаров Р.И. Системный подход к исследованию и разработке информационных систем. Владимир: ВлГУ, 2010.
  35. Волков И.В., Рубан В.Г. Сравнительные исследования динамических качеств вариантов экипажной части восьмиосного электровоза. В кн.: Вопросы конструирования и исследования магистральных и промышленных электровозов: сб. научн. тр. Тбилиси, 1990. С. 55–59.
  36. Свидетельство РФ о гос. рег. программы для ЭВМ № 2024614880 / 29.02.2024. Букиров Р.Р. Программа расчёта поперечной статической устойчивости транспортно-технологических машин на косогоре, учитывающая характеристики подвески. EDN: GDPCRR
  37. ГОСТ 31507-2012. Автотранспортные средства. Управляемость и устойчивость. Технические требования. Методы испытаний. Введ. 2013-10-01. М.: Стандартинформ, 2013.
  38. Свидетельство РФ о гос. рег. программы для ЭВМ № 2023683969 / 13.11.2023. Букиров Р.Р. Программа расчета и оценки энергоемкости упругого элемента пневмогидравлического амортизатора с прогрессивной упругой характеристикой. EDN: HIPCSD
  39. ГОСТ 31191.1-2004. Вибрация и удар. Измерение общей вибрации и оценка её воздействия на человека. Часть 1. Общие требования. Приложение В. Введ. 2018-02-01. М.: Стандартинформ, 2010.
  40. Шеховцов В.В. Подрессоривание кабин колёсных и гусеничных машин. Москва, Вологда: Инфра-инженерия, 2023.
  41. Технические характеристики шины КАМА-УРАЛ 390/95R20. [iternet]. Дата обращения 16.01.2023. Режим доступа: https://www.td-kama.com/ru/tyre_catalog/213476/

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Конструктивные параметры ПГА с дополнительной пневматической камерой по патенту на полезную модель RU № 218675: A — газовая компенсационная полость; B и C — нижняя и верхняя жидкостная полость; D и E — газовая пружина; Sh — общий ход амортизатора; Sd — ход отбоя; Sc и Sst — ход сжатия и статическая деформация; 1 — предохранительный клапан; 2 — регулировочный клапан; 3 — нижний цилиндр; 4 — верхний цилиндр; 5 — дополнительная пневматическая камера; 6 — уплотнительная втулка; 7 — гидравлический поршень; 8 — пневматический поршень; 9 — направляющая (разделительная) втулка; 10 — амортизирующая прокладка; 11 — верхняя крышка амортизатора; 12, 13 — проушины для установки амортизатора; 14 — стопорное кольцо; 15 — шток; 16 — защитный кожух.

Скачать (198KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Расчетная схема двухмассовой колебательной системы: a — проезд неровности; b — движение по синусоидальной неровности; M — подрессоренная масса; m — неподрессоренная масса; cs — жесткость газовой пружины амортизатора; ct — жесткость шин; r — демпфирующая способность амортизатора; rt — демпфирующая способность шин; z1, z2 — вертикальное перемещение неподрессоренной и подрессоренной массы; Va — направление движения (скорость); q — кинематическое возмущение; S0 — начало неровности; s — рассматриваемый участок пути; l — длина неровности; H — высота неровностей.

Скачать (138KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Расчётная схема подрессоривания машины при статической поперечной устойчивости: Rt — средняя колея шин; Rs — расстояние установки амортизаторов в подвеске; hg — высота центра масс; cs — жёсткость упругого элемента амортизатора; ct — жёсткость пневматических шин; M sin(ψ) — поперечная составляющая силы тяжести; ψ — угол крена кузова; β — угол поперечного наклона дороги.

Скачать (91KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Результаты моделирования упругой характеристики ПГА: 1 — сила газовой пружины без дополнительной камеры; 2 — сила газовой пружины с дополнительной камерой; 3 — линия, показывающая положение амортизатора под статической нагрузкой; 4 — касательная линия к статической нагрузке, возникающая в конструкции без дополнительной камеры; 5 — касательная линия к статической нагрузке, возникающая в конструкции с дополнительной камерой; Sdr — ход отбоя; Sc — ход сжатия; Sdc — ход подвески, при котором срабатывает буфер отбоя; Sst — статический ход; C1 — угол наклона к касательной линии 4; C2 — угол наклона к касательной линии 5; S1 и S2 — приведенные статические прогибы.

Скачать (97KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Неустановившийся колебательный процесс масс машины по времени t (сек.), полученный в результате проезда единичной неровности: Z1 и Z2 — перемещение неподрессоренной и подрессоренной массы; a — перемещение (ход) масс машины с установленным в подвеску амортизатора, имеющий дополнительную пневмокамеру; b — ускорение подрессоренной массы в случае использовании амортизатора с дополнительной пневмокамерой; c — перемещение (ход) масс машины с установленным в подвеску амортизатора, не имеющего дополнительную пневмокамеру; d — ускорение подрессоренной массы в случае использовании амортизатора без дополнительной пневмокамеры.

Скачать (222KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Характеристика установившихся колебательных процессов масс машины по времени t (сек.), полученные в результате проезда синусоидальной неровности: Z1 и Z2 — перемещение неподрессоренной и подрессоренной массы; a — перемещение (ход) масс автомобиля без дополнительной камеры; b — ускорение кузова без дополнительной камеры; c — перемещение (ход) масс автомобиля с учетом дополнительной камеры; d — ускорение кузова с учетом дополнительной камеры.

Скачать (430KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Влияние жёсткости упругого элемента амортизатора на статическую поперечную устойчивость машины на косогоре: 1 — зависимость при использовании ПГА с дополнительной пневматической камерой; 2 — зависимость при использовании ПГА без дополнительной пневматической камеры.

Скачать (39KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».